乳與乳制品中β-內酰胺酶的特性及檢測方法

劉志楠，喻東威，趙源，劉曉川，趙雅麗，薛志清，李梅

（內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司質量管理系統分析檢測中心，內蒙古011500）

乳與乳制品中β-內酰胺酶的特性及檢測方法

劉志楠，喻東威，趙源，劉曉川，趙雅麗，薛志清，李梅

（內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司質量管理系統分析檢測中心，內蒙古011500）

研究了β-內酰胺酶的特性和檢測方法；向復原乳中添加不同濃度的青霉素鈉，從而確定β-內酰胺酶降解抗生素的最適比例；通過耐熱性試驗和耐久性試驗來確定其穩定性；通過添加青霉素鈉來檢測β-內酰胺酶的含量。結果表明：β-內酰胺酶降解抗生素的最適比例為3瓶/t；β-內酰胺酶經100℃沸水處理后（90 s）和經長時間保存后（4℃，96 h）仍具有很強的抗生素降解能力；添加10-9g/L青霉素鈉，經37℃3 h靜置反應后，添加的抗生素可被降解。了解β-內酰胺酶的特性后可以應用本方法檢測乳與乳制品中β-內酰胺酶的比例。

β-內酰胺酶；青霉素鈉；乳與乳制品。

0 引言

隨著人們生活質量的逐漸提高，食用乳及乳制品的安全問題備受關注，而其中最突出的就是抗生素的殘留[1-3]。目前，青霉素作為β-內酰胺類藥物是治療牛乳腺炎的首選藥物，是牛奶中最常見的殘留抗生素。由于國內多數乳品企業對抗生素殘留超標的牛乳采取降價收購，出于經濟利益驅動，一些不法分子人為地使用一些生物制劑去降解牛乳中殘留的抗生素，生產人造“無抗奶”。2005年至今，已有數家公司宣稱出售分解牛乳中殘留抗生素解抗劑。經過調研工作，初步判斷市售解抗劑的主要成分是β-內酰胺酶[4]。β-內酰胺酶作為國家禁止的添加物，現行的檢測方法主要有直接法和間接法[5]。本實驗擬采用間接法[6，7]。

1 材料與方法

牛奶，青霉素鈉磷酸鹽緩沖液，無抗新西蘭奶粉，β-lactamase，Twinsensor抗生素檢測試紙條，chram抗生素檢測試紙條，利普斯50抗生素檢測試劑，水浴鍋，培養箱。

向復原乳中添加不同濃度的青霉素鈉，從而確定β-內酰胺酶降解抗生素的最適比例；通過耐熱性試驗和耐久性試驗來確定其穩定性；通過添加青霉素鈉來檢測乳與乳制品中β-內酰胺酶的比例。

2 結果

2.1 比例實驗

2.1.1 含有10-8g/L青霉素鈉的牛乳

新西蘭無抗奶粉10 g+90 mL蒸餾水，振蕩混均制成復原乳，990 μL復原乳+10 μL的β-lactamase配置形成β-lactamase母液。另10 mL或5 mL復原乳加100 μL青霉素鈉的量為1×10-6，配置形成抗生素為10×10-8或5×10-9的溶液5份，分別添加2，6，18，30 μL的β-lactamase母液到10 mL復原乳中，其β-lactamase最終比例為1瓶/3t、1瓶/t、3瓶/t和5瓶/t牛奶、混均，37℃靜置3 h，Twinsensor檢測，結果如表1所示。

表1 含有10-8g/L青霉素鈉的牛乳Twinsensor檢測結果

2.1.2 含有5×10-9g/L青霉素鈉的牛乳

新西蘭無抗奶粉10 g+90 mL蒸餾水，振蕩混均制成復原乳，990 μL復原乳+10 μL的β-lactamase配置形成β-lactamase母液。另5 mL復原乳加100 μL青霉素鈉的量為1×10-6，配置形成抗生素的量為5×10-9的溶液5份，分別添加2，6，18，30 μL的β-lactamase母液到10 mL復原乳中，其β-lactamase最終比例為1瓶/3t，1瓶/t，3瓶/t和5瓶/t牛奶、混均，37℃靜置3 h，Twinsensor檢測，結果如表2所示。

表2 含有5×10-9青霉素鈉的牛乳Twinsensor檢測結果

由表1和表2可以看出，在最佳反應條件下（37℃，3 h），含有5×10-9或10-8g/L青霉素鈉的牛奶經不同比例β-lactmase處理后，1瓶/3 t或1瓶/t的β-lactmase比例不能徹底降解青霉素鈉。考慮到奶站的實際，3～5瓶/t牛奶β-lactmase比例才可能降解牛奶中的抗生素。

2.2 Beta-lactamase的穩定性實驗

2.2.1 β-lactamase的耐熱性實驗

采用100℃沸水處理。新西蘭無抗奶粉10 g+90 mL蒸餾水，振蕩混均制成復原乳，990 μL復原乳+10 μL的β-lactamase配置成β-lactamase母液，添加18 μL的βlactamase母液到10 mL復原乳中，其β-lactamase最終比例為3瓶/t牛奶，取上述牛奶6份均為1 mL，分別煮沸0，10，30，60，90，120 s后迅速降溫到室溫，熱處理后的6瓶×1mL復原乳分別加入10 μL的1×10-6g/L青霉素鈉，另取1 mL無β-lactamase的復原乳加入10 mL的1×10-6g/L青霉素鈉作為對照（抗生素的量為10-8），混均，37℃靜置3 h；分別用Twinsensor，E50，Charm檢測，結果如表3所示。

表3 β-lactamase的耐熱性實驗檢測結果

2.2.2 β-lactamase的耐久性實驗

新西蘭無抗奶粉10 g+90 mL蒸餾水，振蕩混均制成復原乳，990 μL復原乳+10 μL的β-lactamase配置成β-lactamase母液，分別添加0，6，18，30 μL的β-lactamase母液，到10 mL復原乳中，其β-lactamase最終比例為0瓶/t，1瓶/t，3瓶/t和5瓶/t牛奶、混均；37℃靜置3 h后4℃保存96 h，分別取上述1 mL復原乳+10 μL的1×10-6g/L青霉素鈉（抗生素的量為10-8），混均，37℃靜置3 h，分別用Twinsensor、E50和Charm檢測,結果如表4所示。

表4 β-lactamase的耐久性實驗檢測結果

由表3和表4可以看出，經100℃沸水處理后（90 s），牛奶中的β-lactmase仍具有很強的β-內酰胺類抗生素降解能力。牛奶中的β-lactmase經長時間保存后（4℃，96 h）仍具有很強的β-內酰胺類抗生素降解能力。經上述實驗證明，牛奶中添加的β-lactmase具有穩定的降解β-內酰胺類抗生素的能力（為添加抗生素方法檢測解抗劑存在提供理論基礎）。

2.3 抗生素解抗劑檢測方法

2.3.1 10-9青霉素鈉添加檢測

無抗新西蘭奶粉10 g+90 mL蒸餾水，振蕩混均制成復原乳，990 μL復原乳+10 μL的β-lactamase配置成β-lactamase母液；（10 mL復原乳+100 μL,1×10-6g/L青霉素鈉）×2（抗生素的量為10-8），分別添加18 μL和30 μL的β-lactamase母液到10 mL復原乳中，其β-lactamase最終比例為3瓶/t和5瓶/t牛奶，混均，室溫靜置3h，Twinsensor檢測結果（-）。其中一部分進行以下操作：2瓶×1 mL（3瓶/t），2瓶×1 mL（5瓶/t），沸水處理120 s后降至室溫，上述處理的（1 mL復原乳+10 μL10-6g/L青霉素鈉）×4（抗生素的量為），兩種比例的樣品分別37℃和室溫靜置，3 h后Twinsensor和Charm檢測；另一部分進行以下操作：2瓶×1 mL（3瓶/t），2瓶×1 mL（5瓶/t），上述處理的（1 mL復原乳+10μL 10-6g/L青霉素鈉）×4（抗生素的量為10-8g/L），兩種比例的樣品分別37℃和室溫靜置，3 h后Twinsensor和Charm檢測，結果如表5所示。

表5 10-8g/L青霉素鈉添加3小時后檢測結果檢測

2.3.25 ×10-9g/L青霉素鈉添加檢測

無抗新西蘭奶粉10 g+90 mL蒸餾水，振蕩混均制成復原乳，990 μL復原乳+10 μL的β-lactamase配置成β-lactamase母液；（10 mL復原乳+50 μL,1×10-6g/L青霉素鈉）×3（抗生素為5×10-9g/L），分別添加6，18，30 μL的β-lactamase母液到10 mL復原乳中，其β-lactamase最終比例為1瓶/t，3瓶/t和5瓶/t牛奶，混均，室溫靜置3 h，Twinsensor檢測結果（-）。其中一部分進行以下操作：2瓶×1 mL（1瓶/t）、2瓶×1 mL（3瓶/t），2瓶×1 mL（5瓶/t），沸水處理120 s后降至室溫，上述處理的（1 mL復原乳+5μL，1×10-6g/L青霉素鈉）×6（抗生素的量為5×10-9g/L），兩種比例的樣品分別37℃和室溫靜置，3 h后Twinsensor和snap檢測；另一部分進行以下操作：2瓶×1 mL（1瓶/t）、2瓶×1 mL（3瓶/t），2瓶×1 mL（5瓶/t），上述處理的（1 mL復原乳+5 μL,1×10-6g/L青霉素鈉）×6（抗生素的量為5×10-9g/L），兩種比例的樣品分別37℃和室溫靜置，3 h后Twinsensor和snap檢測，結果如表6所示。

表6 5×10-9g/L青霉素鈉添加3h后檢測結果檢測

由表5和表6可以看出，本研究模擬原奶中含有抗生素，并用合適量的解抗劑降解，3 h室溫或37℃靜置反應后，用微生物法（E50試劑盒）和快抗法（Twinsensor、Charm和Snap）檢測均為抗生素陰性的情況下，再往這些牛奶中添加抗生素（青霉素鈉），用微生物法（E50試劑盒）和快抗法（Twinsensor、Charm和Snap）來檢測這些添加的抗生素的變化來推斷原奶中是否含有解抗劑。

含有合適比例解抗劑的牛奶（3瓶/t）中，添加抗生素青霉素鈉5×10-9或10-8g/L后，室溫或37℃反應3 h，均可使添加的抗生素降解。37℃比室溫反應的結果好。添加抗生素的量10-8相對較好，5×10-9接近目前公司各種檢測試劑盒的極限，結果判斷有些難度。經過熱處理（120 s）的樣品中解抗劑雖然活性降低，但仍能降解添加的抗生素（3 h，37℃），即使不能完全降解添加的抗生素，但通過陽性值明顯降低也可以判斷解抗劑的存在，這使得本方法檢測成品中解抗劑有了可能。

2.4 β-lactamase的活力測定

精密量取青霉素溶液（每1 mL含有青霉素1萬單位，pH值為7.0磷酸鹽緩沖液）50 mL，預熱37℃后，精密加入已預熱好的青霉素酶稀釋液（每1 mL含有青霉素酶8 000～12 000單位，pH值為7.0磷酸鹽緩沖液，在37℃預熱。）25 mL，迅速混勻，在37℃準確放置1h，精密量取3 mL，立即加入已精密量取的碘滴定液（濃度為0.005 mol/L）25 mL中,在室溫暗處放置15 min，用硫代硫酸鈉滴定液（濃度為0.01 mol/L）滴定，至近終點時，加淀粉指示液，繼續滴加至藍色消失。

空白試驗：取已預熱的青霉素溶液2 mL，精密加入上述碘滴定液（濃度為0.005 mol/L）25 mL,然后精密加入青霉素酶稀釋液1 mL，在室溫暗處放置15 min，用硫代硫酸鈉滴定液（濃度為0.01mol/L）滴定。按照公式計算。測定結果為

E=(B-A)MFD100=(21.43-0.1)×0.01×742×300×100=474.8萬U/mL，

式中：E為青霉素酶活力；B為空白滴定所消耗的上述硫代硫酸鈉滴定液的體積；A為供試品滴定所消耗的上述硫代硫酸鈉滴定液的體積；M為硫代硫酸鈉滴定液的濃度；F為在相同條件下，每1 mL的上述碘滴定液（濃度為0.005 mol/L）相當于青霉素的效價；D為青霉素酶溶液的稀釋倍數。

3 討論

牛奶中的解抗劑β-lactamase保存期長，耐熱性和穩定性好。3-5瓶/t的比例解抗劑β-lactamase在室溫3 h可以完全中和或降解牛奶中的抗生素。含有抗生素和合適量解抗劑β-lactamase的牛奶，再添加10-9g/L抗生素青霉素鈉后，經37℃（3 h）靜置反應后，添加的抗生素可被降解，與對照比較，添加的抗生素被降解，可間接證明解抗劑的存在。本法同時檢測抗生素和抗生素解抗劑。本法檢測解抗劑的限度目前為0.018 g/L牛奶，0.01 g/L牛奶以下也可檢出。本法無需購買新儀器。只要無抗新西蘭奶粉或無抗奶和廉價的青霉素鈉，可操作性強，結果判斷簡單。

[1] 何金環，王一凡.TTC和ELISA法檢測純牛奶中抗菌藥物殘留比較[J].安徽農業科學，2007，35（9）：2576-2577.

[2] 買合木提·克衣木,宋迎春,買熱木尼沙·吾甫爾.無公害牛奶安全生產探析[J].現代農業科技，2009（3）：239-240.

[3] 梁勇，李巧蘇.關于動物源食品安全性的思考[J].現代農業科技，2008（17）：295-296.

[4] 魏國美.杯碟法測定乳與乳制品中β-內酰胺酶[J].福建分析測試，2010，19（3），57-59.

[5] 喻東威.一種檢測乳中抗生素和/或抗生素拮抗劑的方法:中國,CN101403733A[P].2009-04-08.

[6] MORGAN J F,CAMPBELL M.A rapid method for the production and isolation of penicillinase[J].Bact,1947,6:337-343.

[7] WILLIAMS D H,BONDI A,MOAT A G,et al.Thermostabihity of Bacillus cereus penicillinase[J].Bact,1966,91(1):257-261.

β-lactamase character and detected method in milk and milk product

LIU Zhi-nan，YU Dong-wei，ZHAO Yuan，LIU Xiao-chuan，ZHAO Ya-li，XUE Zhi-qing，LI Mei
（Inner Mongolia Mengniu Dairy Industry(Group)Limited Company Quality Management Department Analysis Test Center，Inner Mongolia 011500，China）

Sstudy on the character and detecting method of β-lactamase can degrade the antibioticr.Added different concentration benzylpenicillin sodium into in this experiment,to sure the optimal proportion of antibiotic degraded by the β-lactamase and determine the stability by the heat resistance and durability experiment;detected the content of β-lactamase by adding benzylpenicillin sodium.Results:The optimal βlactamase ratio for degrading antibiotics was 3 bottles/t,It still keep strong antibiotics degrading ability by dealt with 100℃water for 90 s or stored in 4℃，96 h;added 10ppb benzylpenicillin sodium which was degraded after set in 37℃3 h.Applied the method to detect β-lactamase content in milk or milk product after understanding the character of β-lactamase.

β-lactamase;benzylpenicillin sodium;milk and milk product

TS252.7

A

1001-2230（2011）01-0053-03

2010-10-14

劉志楠（1982-），男，分析研究員，研究方向為食品檢測與分析。